Numero zero: come il cervello lo codifica

Una nuova ricerca ha rivelato che il numero zero viene riconosciuto da specifici neuroni nel cervello umano come un valore numerico, sfidando le precedenti nozioni secondo cui esso rappresentava “nulla”.

Gli scienziati dell’Ospedale universitario di Bonn e dell’Università di Tubinga hanno fatto un passo avanti nella comprensione del modo in cui il cervello umano percepisce il numero zero.

Nonostante la sua importanza per la matematica, la base neuronale del numero zero nel cervello umano era precedentemente sconosciuta. In passato si pensava fosse riconosciuto come “nulla”, ma in realtà esso viene elaborato dai singoli neuroni nel lobo temporale mediale come un valore numerico distinto. Questa scoperta, che segna l’integrazione dello zero con altri numeri anziché come una categoria separata, ha implicazioni significative sia per i campi neurologici che matematici.

Il ruolo unico del numero zero nella matematica

Riconosciuto come una pietra miliare nello sviluppo dei sistemi numerici e della matematica, il numero zero è celebrato come uno dei grandi trionfi culturali dell’umanità.

L’autore co-corrispondente dello studio, il Prof. Florian Mormann del Dipartimento di Epilettologia presso l’UKB, che è anche membro della Transdisciplinary Research Area (TRA) “Life & Health” presso l’Università di Bonn, ha dichiarato: “A differenza di altri numeri come uno, due o tre, che rappresentano quantità numerabili, lo zero significa l’assenza di qualcosa di numerabile e allo stesso tempo ha ancora un valore numerico”.

Contrariamente ai numeri naturali positivi, il concetto del numero zero è emerso solo tardi nella storia umana, negli ultimi due millenni. Questo si riflette anche nello sviluppo infantile, poiché i bambini sono in genere in grado di comprendere il concetto di zero e le regole aritmetiche associate solo all’età di circa sei anni.

Alla scoperta della rappresentazione neurale di Zero

Non è ancora stato studiato come questo concetto sia rappresentato dalle cellule nervose nel cervello umano. I ricercatori di Bonn hanno ora unito le forze con i neurobiologi dell’Università di Tubinga per arrivare in fondo a questa questione.

Per fare questo, hanno mostrato ai pazienti neurochirurgici, ai quali erano stati inseriti microelettrodi sottili come capelli nei lobi temporali dell’UKB in preparazione all’intervento, valori numerici da zero a nove. I valori numerici sono stati mostrati come numeri arabi da un lato e come serie di punti dall’altro, incluso un set vuoto.

Esther Kutter, che è la prima autrice dello studio, ha spiegato: “Nel frattempo, siamo stati in grado di misurare l’attività delle singole cellule nervose e abbiamo effettivamente trovato neuroni che segnalavano zero. Tali neuroni rispondevano o al numero arabo o all’insieme vuoto, ma non a entrambi”.

Zero come valore numerico riconosciuto

In entrambi i casi si è riscontrato un effetto di distanza numerica, in cui i neuroni hanno reagito in modo più debole, ma misurabile, anche al numero uno vicino.

Il Prof. Dr. Andreas Nieder dell’Istituto di Neurobiologia dell’Università di Tubinga, ha affermato: “Quindi a livello neuronale, il concetto di zero non è codificato come una categoria separata “nulla”, ma come un valore numerico integrato con altri valori numerici numerabili all’estremità inferiore della retta numerica”.

Il Prof. Mormann ha aggiunto: “Nonostante questa integrazione, l’insieme vuoto è codificato in modo diverso dagli altri numeri a livello di popolazione neuronale, specialmente nel caso di insiemi di punti. Questo potrebbe spiegare perché il riconoscimento dell’insieme vuoto richiede più tempo anche a livello comportamentale rispetto ad altri piccoli numeri”.

Per i numeri arabi, tuttavia, questo effetto non è stato riscontrato né a livello neurale né comportamentale. Da ciò, i ricercatori hanno riconosciuto l’importanza delle rappresentazioni simboliche, ad esempio attraverso i numeri arabi, per l’integrazione del numero zero sulla retta numerica nel cervello umano.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Current Biology.